(57)【要約】【課題】  交流正弦波において位相変化に対する電圧変化の傾斜が最も大きいゼロボルト交差点領域を利用することにより、両交流入力電源の「同相」識別を単相電源の場合のみならず３相電源でも確実に行うことが可能な位相表示付き電源表示灯を提供する。【解決手段】  第１の入力端に電源入力があることを表示する第１の電源表示灯と、第２の入力端に電源入力があることを表示する第２の電源表示灯と、第１と第２の入力端の電源入力を入力し、第１と第２の入力端の電源が同相である場合、同相表示灯を駆動する同相表示灯駆動回路とを有している。同相表示灯駆動回路は、第１および第２の入力端からそれぞれ入力する電源入力である交流正弦波に対し位相変化に対する電圧変化傾斜の最も大きいゼロボルトを中心とし、負極から正極に変化する領域のタイミング信号を抽出し、これらタイミング信号を比較することにより同相を判定する。同相の場合、同相表示灯を点灯する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力端に電源入力があることを表示する第１の電源表示灯と、第２の入力端に電源入力があることを表示する第２の電源表示灯と、第１と第２の入力端の電源入力を入力し、第１と第２の入力端の電源が同相である場合、同相表示灯を駆動する同相表示灯駆動回路とを有する位相表示付き電源表示灯において、
前記同相表示灯駆動回路は、
前記第１および第２の入力端からそれぞれ入力する電源入力である交流正弦波に対し位相変化に対する電圧変化傾斜の最も大きいゼロボルトを中心とし、負極から正極または正極から負極に変化する領域のタイミング信号を抽出する２つの信号発生回路と、
前記２つの信号発生回路のタイミング信号を比較することにより同相を判定し同相表示灯を駆動する同相信号発生回路と、
を含むことを特徴とする位相表示付き電源表示灯。
【請求項２】
前記信号発生回路は、前記交流正弦波のゼロボルト直前の負電圧または正電圧およびゼロボルト直後の正電圧または負電圧でＯＮまたはＯＦＦの切り替えを行い、該ＯＮまたはＯＦＦ対応の信号を発生するゼロクロス信号発生回路および前記ＯＮまたはＯＦＦ対応の信号をゼロボルト領域で保持する保持回路を有し、
前記同相信号発生回路は、第１の電源入力と第２の電源入力の両入力電源間でその保持時間が同時に重なることを判定することにより同相信号を発生することを特徴とする請求項１記載の位相表示付き電源表示灯。
【請求項３】
前記ゼロクロス信号発生回路は、交流正弦波のゼロボルト領域を検出するために２つのホトカプラを有し、前記各ホトカプラの入力側にそれぞれ前記交流正弦波の正極側と負極側を入力し、各出力側からＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する回路部からなり、
前記保持回路は、前記２つのホトカプラ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直前の所定の負電圧を検出し、その検出出力を保持する第１の保持回路と、
前記２つのホトカプラ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直後の所定の正電圧を検出し、その検出出力を保持する第２の保持回路とからなることを特徴とする請求項２記載の位相表示付き電源表示灯。
【請求項４】
前記ゼロクロス信号発生回路は、交流正弦波のゼロボルト領域を検出するために２つのトランジスタを有し、前記各トランジスタの入力側にそれぞれ前記交流正弦波の正極側と負極側を入力し、各出力側からＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する回路部からなり、
前記保持回路は、前記２つのトランジスタ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直前の所定の負電圧を検出し、その検出出力を保持する第１の保持回路と、
前記２つのトランジスタ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直後の所定の正電圧を検出し、その検出出力を保持する第２の保持回路とからなることを特徴とする請求項２記載の位相表示付き電源表示灯。
【請求項５】
前記同相信号発生回路は、同相と判定されたパルスを１サイクル以上保持し、同相を表示するＬＥＤを連続的に駆動する回路を含むことを特徴とする請求項１または２記載の位相表示付き電源表示灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現用，予備の電源切り替えに際して誤接続を防ぐため、２入力電源が同相であるとき、これを表示する位相表示付き電源表示灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道関連の重要設備の電源は、無停電で使用できるように、現用，予備の２入力を切り替えるが、負荷によってはその切り替えの前後において２つの電源が同相でない場合に誤動作し運用不能になるのがある。したがって、このような設備に対する現用，予備電源は常時同相にしておく必要がある。
【０００３】
そのために、現用，予備の電源回路の変更毎に誤接続をしないように現場で簡単に確認できる位相表示付き電源表灯が従来から使用されている。その従来の方法では交流正弦波の最大値を中心とする範囲で位相比較を行っている。
本件出願人は現用，予備の電源回路の位相を確認表示するものとして特許文献１を提案している。
これによれば、簡単な表示灯で２つの電源の相関関係を直ちに知ることができ、また、同相表示部の動作の良否を確認することができる。
しかしながら、上述した正弦波の最大値付近は、位相の変化に対する電圧変化の傾斜が最も少ない領域であるため、比較の両正弦波同相と識別される位相範囲が広くなり、また電源電圧変化により大きく変動するので、単相電源の場合には利用できるが３相電源のようにより狭い位相関係で同相を識別する必要がある場合には利用できない。
【特許文献１】実願平３−７９５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、交流正弦波において位相変化に対する電圧変化の傾斜が最も大きいゼロ(0) ボルト交差点（以下，「ゼロクロス点」と表現する）領域を利用することにより、両交流入力電源の「同相」識別を単相電源の場合のみならず３相電源でも確実に行うことが可能な位相表示付き電源表示灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明は、第１の入力端に電源入力があることを表示する第１の電源表示灯と、第２の入力端に電源入力があることを表示する第２の電源表示灯と、第１と第２の入力端の電源入力を入力し、第１と第２の入力端の電源が同相である場合、同相表示灯を駆動する同相表示灯駆動回路とを有する位相表示付き電源表示灯において、前記同相表示灯駆動回路は、前記第１および第２の入力端からそれぞれ入力する電源入力である交流正弦波に対し位相変化に対する電圧変化傾斜の最も大きいゼロボルトを中心とし、負極から正極または正極から負極に変化する領域のタイミング信号を抽出する２つの信号発生回路と、前記２つの信号発生回路のタイミング信号を比較することにより同相を判定し同相表示灯を駆動する同相信号発生回路とを含むことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において前記信号発生回路は、前記交流正弦波のゼロボルト直前の負電圧または正電圧およびゼロボルト直後の正電圧または負電圧でＯＮまたはＯＦＦの切り替えを行い、該ＯＮまたはＯＦＦ対応の信号を発生するゼロクロス信号発生回路および前記ＯＮまたはＯＦＦ対応の信号をゼロボルト領域で保持する保持回路を有し、前記同相信号発生回路は、第１の電源入力と第２の電源入力の両入力電源間でその保持時間が同時に重なることを判定することにより同相信号を発生することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において前記ゼロクロス信号発生回路は、交流正弦波のゼロボルト領域を検出するために２つのホトカプラを有し、前記各ホトカプラの入力側にそれぞれ前記交流正弦波の正極側と負極側を入力し、各出力側からＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する回路部からなり、前記保持回路は、前記２つのホトカプラ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直前の所定の負電圧を検出し、その検出出力を保持する第１の保持回路と、前記２つのホトカプラ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直後の所定の正電圧を検出し、その検出出力を保持する第２の保持回路とからなることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において前記ゼロクロス信号発生回路は、交流正弦波のゼロボルト領域を検出するために２つのトランジスタを有し、前記各トランジスタの入力側にそれぞれ前記交流正弦波の正極側と負極側を入力し、各出力側からＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する回路部からなり、前記保持回路は、前記２つのトランジスタ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直前の所定の負電圧を検出し、その検出出力を保持する第１の保持回路と、前記２つのトランジスタ出力を入力し、前記交流正弦波のゼロボルト直後の所定の正電圧を検出し、その検出出力を保持する第２の保持回路とからなることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において前記同相信号発生回路は、同相と判定されたパルスを１サイクル以上保持し、同相を表示するＬＥＤを連続的に駆動する回路を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
前記構成によれば、３相電源のように、より狭い位相関係で同相を識別する必要がある場合でも確実に同相を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による位相表示付き電源表示灯の外観を示す図である。
シャーシ７の前面には現用電源により点灯する１号表示灯１と、予備電源により点灯する２号表示灯２と、１号電源５が接続される第１の入力端に入力される電源と２号電源６が接続される入力端に入力される電源とが同相であったとき点灯する同相表示灯３が並べて配置されている。テスト押しボタンスイッチ４は、現用，予備の電源が同相でないとき、片方の極性を反転させて同相表示灯３を点灯させ、逆相であることを確認するものである。１号表示灯１，２号表示灯２，同相表示灯３の光源には発光ダイオードを用い、発光色は１号表示灯１は赤，２号表示灯２は黄色，同相表示灯３は橙としている。なお、発光ダイオードの色は他の色の組み合わせも良いし、すべて同一の色を用いても良い。
【０００８】
図２は、本発明による位相表示付き電源表示灯の回路の実施の形態を示す回路ブロック図である。
１号電線５は１号表示灯１および１号電源トランス８の１次側８ａに接続される。２号電線６はテスト押しボタンスイッチ４を介して２号表示灯２および２号電源トランス９の１次側９ａに接続される。
１号ゼロクロス信号発生回路１１は１号電源トランス８の２次側８ｂからの交流正弦波に対し位相変化に対する電圧変化傾斜の最も大きいゼロボルトを中心とする領域のタイミング信号を抽出する。２号ゼロクロス信号発生回路１２も、２号電源トランス９の２次側９ｂからの交流正弦波に対し上記と同様に動作する。
同相信号発生回路１３は１号および２号ゼロクロス信号発生回路１１，１２のタイミング信号を比較することにより同相を判定し、同相の場合、同相表示灯３を点灯する。
【０００９】
図３は、図２のゼロクロス信号発生回路の詳細を示す回路図である。
１号電源トランス８の２次側８ｂにはホトカプラＵ1 ，Ｕ2 が電流制限用の抵抗器Ｒ1 とＲ2 を介して互いの入力極性が逆極性になるように並列に接続される。
ホトカプラＵ1 の出力側であるオープンコレクタはインバータＵ3 の入力端子に接続される。インバータＵ3 の入力端子と＋５Ｖ電源との間には抵抗Ｒ3 が挿入されインバータＵ3 の出力は集積回路Ｕ4 のＡ入力端子に接続されている。また、オープンコレクタには集積回路Ｕ4 のＡ入力端子が接続されている。
【００１０】
一方、ホトカプラＵ2 のオープンコレクタは集積回路Ｕ4 とＵ5 のＢ入力端子に接続されている。集積回路Ｕ4 とＵ5 のＢ入力端子と＋５Ｖ電源との間には抵抗Ｒ4 が挿入されている。
集積回路Ｕ4 のＲ／Ｃ端子と＋５Ｖ電源の間には抵抗Ｒ5 が、Ｒ／Ｃ端子とＣ端子の間にはコンデンサＣ1 がそれぞれ接続されている。また、集積回路Ｕ5 のＲ／Ｃ端子と＋５Ｖ電源の間には抵抗Ｒ6 が、Ｒ／Ｃ端子とＣ端子の間にはコンデンサＣ2 がそれぞれ接続されている。
集積回路Ｕ4 のＱ出力端子と集積回路Ｕ5 の（Ｑ）出力端子はＡＮＤゲート集積回路Ｕ6 の入力端子に接続され、その出力端子からは１号ゼロクロス信号が発生する。集積回路Ｕ4 およびＵ5 は図５に示す真理値表のように動作する。なお、上記（Ｑ）出力端子は、Ｑの反転出力端子を意味する。
このゼロクロス信号発生回路は交流正弦波の立ち上がり時にゼロクロス信号を出力するものである。
【００１１】
図４は、１号電源トランス８の２次側交流正弦波に対する図３の回路の動作を説明するための波形図である。
１号電源トランス８の２次側８ｂが負極性の間はホトカプラＵ1 がＯＦＦ，Ｕ2 がＯＮの状態である。したがって、ホトカプラＵ1 の出力側ｅ1 がＨレベル，ホトカプラＵ2 の出力側ｅ2 はＬレベルである。正弦波の負極性電圧が次第に上昇し、所定の負電圧になると、ホトカプラＵ2 がＯＦＦになるので、その出力側電圧ｅ2 がＨレベルに変わる。図４の(1) 時点がこれを表し、ｅ2 がＨレベルになる。さらに正弦波が変化してゼロクロス点Ｘを過ぎて正極になり、所定の正電圧になると、ホトカプラＵ1 がＯＮになり、その出力側電圧ｅ1 がＬレベルになる。図４の(2) 時点がこれを表し、ｅ1 がＬレベルになる。
【００１２】
集積回路Ｕ4 は(1) 時点検出用であり、正弦波の負極性電圧が次第に上昇しているときはインバータＵ3 の出力がＬレベル、すなわち集積回路Ｕ4 のＡ入力端子はＬレベルである。この状態で所定の負電圧になりホトカプラＵ2 がＯＦＦになると、集積回路Ｕ4 のＢ入力端子はＨレベルになる（真理値表の最下段）ため、集積回路Ｕ4 のＱ出力はＨレベルとなる。このＨレベルを保持する時間長は抵抗Ｒ6 とコンデンサＣ2 で構成される時定数で決定される。
一方、集積回路Ｕ5 は(2) 時点検出用であり、正弦波が変化してゼロクロス点Ｘを過ぎて正極になって上昇しているときは集積回路Ｕ5 のＢ入力端子はＨレベルであり、この状態でホトカプラＵ1 がＯＮになると、集積回路Ｕ5 のＡ入力端子はＬレベルになる（真理値表の最上段）ため、集積回路Ｕ5 の（Ｑ）出力端子はＬレベルとなる。
【００１３】
ＡＮＤゲート集積回路Ｕ6 は集積回路Ｕ4 のＱ出力端子とＵ5 の（Ｑ）出力端子が同時にＨレベルになると、その出力にゼロクロス点Ｘを挟むＨレベルのパルス信号を出力する。図３のＡＮＤゲート集積回路Ｕ6 の出力Ｃ端子および図４の「１号ゼロクロス」のＨレベル信号はそれを示しており、ゼロクロス点Ｙでは信号を発生しない。
２号電源（予備電源）についても、２号ゼロクロス信号発生回路１２が上述の１号電源（現用電源）の場合と全く同様の処理を行い、ゼロクロスのＨレベルの信号を出力する。
【００１４】
次に図６に示す同相判定回路について説明する。図７は、その動作状況を説明するための波形図である。
１号ゼロクロス信号出力と２号ゼロクロス信号出力がＡＮＤゲート集積回路Ｕ7 の２入力にそれぞれ接続されている。
ＡＮＤゲート集積回路Ｕ7 の出力は集積回路Ｕ8 のＢ入力端子に接続されている。また、集積回路Ｕ8 のＲ／Ｃ端子と＋５Ｖ電源の間には抵抗Ｒ5 が、Ｒ／Ｃ端子とＣ端子の間にはコンデンサＣ2 がそれぞれ接続されている。
集積回路Ｕ8 の（Ｑ）出力と＋５Ｖ電源の間には抵抗Ｒ7 を介して同相表示灯３が接続されている。集積回路Ｕ8 は図５に示す真理値表に従って動作する。
【００１５】
図７は、同相信号発生回路の動作を説明するための波形図である。
ＡＮＤゲート集積回路Ｕ3 は１号ゼロクロス信号出力と２号ゼロクロス信号出力のＨレベルが同時に重なると、その重なった時間長を持つＨレベルを出力する。ここで、これら１号ゼロクロス信号の長さおよび２号ゼロクロス信号の長さは１号電源（現用電源）と２号電源（予備電源）との関係が「同相」であると判定するのに許容される位相差を考慮して決定される。こうして得られる同相信号はパルス状であるため、図５の真理値表に従って集積回路Ｕ8 の（Ｑ）出力はＬレベルとなり、同相表示ＬＥＤ３は連続的に点灯する。抵抗器Ｒ7 とコンデンサＣ3 は集積回路Ｕ8 の出力信号の保持時間を決めるものであり、１サイクル以上の長さにすることにより、集積回路Ｕ8 の同期信号が繰り返し発生している間、同相表示灯３（ＬＥＤ）が連続的に点灯する。
【００１６】
以上の実施の形態は、１号および２号ゼロクロス信号発生回路で２つのホトカプラを用いる場合の回路例を示したが、２つのホトカプラの代わりに２つのドランジスタを用いても良い。かかる場合、各トランジスタのベースに正極性と負極性の信号を入力し、コレクタに負荷を接続することによりゼロクロス点領域の信号を抽出することが可能となる。
また、負極から正極になるゼロクロス点を検出する場合の例について説明したが、正極から負極になるゼロクロス点を検出しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
鉄道関連の重要設備を無停電で使用できるようにするため、現用，予備の２入力を切り替えるとき２つの入力が同相であることを確認するための装置として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による位相表示付き電源表示灯の外観を示す図である。
【図２】本発明による位相表示付き電源表示灯の回路の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図３】図２のゼロクロス信号発生回路の詳細を示す回路図である。
【図４】ゼロクロス信号発生回路の動作を説明するための波形図である。
【図５】集積回路の真理値表を示す図である。
【図６】図２の同相信号発生回路の詳細を示す回路図である。
【図７】同相信号発生回路の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  １号表示灯（現用電源表示灯）
２  ２号表示灯（予備電源表示灯）
３  同相表示灯  
４  テスト押ボタンスイッチ
５  １号電線（現用電源線）
６  ２号電線（予備電源線）
８  １号電源トランス
９  ２号電源トランス
１０  同相表示灯および制御用電源
１１  １号ゼロクロス信号発生回路
１２  ２号ゼロクロス信号発生回路
１３  同相信号発生回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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